[发明专利]一种机械式密封装置无效
申请号: | 201010175104.8 | 申请日: | 2010-05-11 |
公开(公告)号: | CN101832391A | 公开(公告)日: | 2010-09-15 |
发明(设计)人: | 迟永滨 | 申请(专利权)人: | 华南理工大学 |
主分类号: | F16J15/26 | 分类号: | F16J15/26 |
代理公司: | 广州市华学知识产权代理有限公司 44245 | 代理人: | 李卫东 |
地址: | 510640 广*** | 国省代码: | 广东;44 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 机械式 密封 装置 | ||
技术领域
本发明涉及机械密封领域,特别是涉及高速高压条件下的机械式密封装置。
背景技术
高功率密度是现代动力传动结构的主要发展方向之一,实现高功率密度的主要途径是提高转速、压力和减小体积,由此对轴密封pv值提出了更高要求。
目前市场上的密封件大多采用橡胶、聚氨酯、硅胶等软质弹性材料。由于机械传动件的加工精度或轴承精度等原因轴旋转时轴表面会有一定的跳动量,当采用这种软质弹性材料做密封件时可以采用径向密封方式直接将轴表面作为摩擦密封面,软质弹性材料可以自动补偿轴的跳动和材料的一定量的磨损。但是在高速高压条件下工作时摩擦副表面会瞬间产生高温,普通的软质弹性材料(例如橡胶及其它工程塑料高分子聚合物材料等)会因摩擦面产生高温很快使材料烧毁。这种情况下,只有采用机械式密封。
机械式密封是指用于密封的摩擦副材料是由硬质的金属及其它耐磨耐高温材料制成。硬质材料的机械式密封一般由静环(与壳体固定在一起)、动环(与轴固定在一起)、弹簧等多个元件构成。由于轴和动环有径向跳动,所以难以采用径向密封方式(动、静环发生跳动干涉),因此目前市场上的机械式密封主要是端面密封形式,即动环与静环的端面在流体压力和补偿弹力(弹簧力)作用下保持贴合,作相对滑转摩擦运动,动环有径向跳动时可以沿端面滑移。摩擦副端面一般采用耐高温耐磨损材料(例如碳化硅、石墨等)。这种无缝隙贴合形式的机械密封一般需要弹簧压紧和设置轴与动环可以相互轴向移动(轴在旋转时也有轴向跳动)的装置,体积大,不适用于传动结构对密封件体积有严格限制场合。
目前在各种类型的机械式密封中涨圈密封是体积最小的,特别适于对体积有限定要求的场合,也属于端面密封形式,广泛用于航空、车辆动力传动系统。图1(a)所示为涨圈密封环,形状与内燃机活塞环相同。图1(b)所示为应用涨圈密封结构的旋转接头。轴2上加工有安装涨圈1的环槽,位于轴孔流道的两边,涨圈1安装在环槽内,与环槽的侧端面有微小的侧隙,涨圈1在弹性涨力下与箱体3的内孔表面贴合。当密封介质从箱体的流道进入时,涨圈1在液流压力作用下被推动侧移,使涨圈与轴槽外端面贴合,轴转动时,由于涨圈1的外圆表面与箱体3的内圆紧密贴合的摩擦力矩大于轴与涨圈端面之间的摩擦力矩,因此轴转动而涨圈静止,轴与涨圈的端面之间作相对摩擦转动,密封介质被挡住,起到密封作用。实际中,由于涨圈1有开口,为了防止发热膨胀需要保留一定的开口间隙,因此密封介质(流体)有少量从开口处泄漏出去。
涨圈密封的优点是体积小,自动适应轴的径向和轴向跳动,不需要附加的弹簧等结构,布置方便,多用于液压控制系统上,液压油对摩擦面起到一定润滑作用。缺点是涨圈有开口有泄漏,涨圈在较大液体压力下时与轴槽端面产生很大压力,之间产生较大摩擦力矩,很容易磨损,寿命很低,尤其是在高pv值(高转速、高压力下)情况下,由于摩擦阻力会引起较大的动力消耗,产生高温发热。实际中,由于轴的转动伴有微小的轴向串动,导致涨圈在轴向位移时也会相对箱体内孔转动,使箱体孔磨损变大,涨圈开口也随之变大而失效。
机械式密封的发展主要集中在端面密封形式,径向密封很少应用的主要限制因素是:(1)密封环作为静环通常是固定的,轴与密封环的孔表面之间的密封只能是间隙密封(例如液压换向阀的阀杆与阀体之间的配合间隙为0.004左右),由于间隙小,高速旋转时容易产生粘结磨损;(2)轴转动时有径向跳动,轴与密封环孔之间间隙太小会发生干涉磨损和卡住情况。
近年来,随着新材料和涂层技术的发展,在轴孔间隙很小、高速旋转情况下摩擦副材料之间产生粘接磨损的问题已经可以解决。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的问题,提供一种尺寸小、不易产生高温、动力消耗小的机械式密封装置。
本发明的目的可通过如下技术方案来实现。
一种机械密封装置,包括密封环和两个挡环;密封环和挡环为空心环状结构,轴穿过密封环和挡环的空心,壳体位于轴、密封环和挡环的外周,挡环固定安装在壳体内孔内,挡环外径表面与壳体内孔表面之间为无泄漏装配,密封环位于两个挡环之间,两个挡环的内侧端面距离大于密封环宽度0.2~1mm,密封环的内径表面与轴表面之间设有0.005~0.02mm的密封间隙,构成密封摩擦副;密封环的端面至少与两个挡环中的一个挡环端面贴合构成密封摩擦副,密封环的外径表面与壳体内径表面有0.2~1mm的间隙,轴与挡环内径表面有0.2~1mm的间隙。
为进一步实现本发明目的,所述挡环外侧设有卡簧,使挡环轴向定位。
所述挡环外径表面与壳体内孔表面之间为无泄漏装配是指挡环的外径与壳体内孔采用过盈配合。
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